JPS62243774A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ発生装置Info
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- JPS62243774A JPS62243774A JP8687486A JP8687486A JPS62243774A JP S62243774 A JPS62243774 A JP S62243774A JP 8687486 A JP8687486 A JP 8687486A JP 8687486 A JP8687486 A JP 8687486A JP S62243774 A JPS62243774 A JP S62243774A
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- Japan
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- cylinder
- microwaves
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- gas
- microwave
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
- G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、マイクロ波を用いてプラズマを発生させ、
その際に生ずるイオンまたは活性種を用いて特に円筒状
試料の表面にアモルファスシリコンの感光膜を効率よく
形成せしめ得るマイクロ波プラズマ発生装ばてあって、
マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波を伝達す
る手段と、このマイクロ波伝達手段と結合されてマイク
ロ波が導入される金属容器と、この金属容器内でマイク
ロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性な原
子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発生する手段と
を備えたものに関する。
その際に生ずるイオンまたは活性種を用いて特に円筒状
試料の表面にアモルファスシリコンの感光膜を効率よく
形成せしめ得るマイクロ波プラズマ発生装ばてあって、
マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波を伝達す
る手段と、このマイクロ波伝達手段と結合されてマイク
ロ波が導入される金属容器と、この金属容器内でマイク
ロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性な原
子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発生する手段と
を備えたものに関する。
アモルファスシリコンを感光膜材料として用いた腹写機
用ドラムは、セレンを感光膜材料としたものに比べて無
毒であり、また、感光波長域が広いため、半導体レーザ
の感光体として用いうる特長を有している。従来アモル
ファスシリコン膜の生成はラジオ周波の電力を注入する
プラズマＣＶＤ法によって行われてきたが、成膜速度が
３〜５人／ ｓｅｃ と小さく、原料ガスの利用効率も
１０％以下と低いため、２５μｍもの膜厚を必要とする
感光ドラムを作成するにはスループットが低く、コスト
が高い欠点を有していた。その原因は、ラジオ周波のプ
ラズマでは電離度が低いため活性種が生成しにくいこと
、これを補うためにガス圧を高圧力（ｌＴｏｒｒ以上）
にせざるをえず、ガスの供給量が増え気層反応による粉
の生成が生じてガスが無駄に使われることなどである。
用ドラムは、セレンを感光膜材料としたものに比べて無
毒であり、また、感光波長域が広いため、半導体レーザ
の感光体として用いうる特長を有している。従来アモル
ファスシリコン膜の生成はラジオ周波の電力を注入する
プラズマＣＶＤ法によって行われてきたが、成膜速度が
３〜５人／ ｓｅｃ と小さく、原料ガスの利用効率も
１０％以下と低いため、２５μｍもの膜厚を必要とする
感光ドラムを作成するにはスループットが低く、コスト
が高い欠点を有していた。その原因は、ラジオ周波のプ
ラズマでは電離度が低いため活性種が生成しにくいこと
、これを補うためにガス圧を高圧力（ｌＴｏｒｒ以上）
にせざるをえず、ガスの供給量が増え気層反応による粉
の生成が生じてガスが無駄に使われることなどである。
この欠点を補う方法として、ラジオ周波の高周波プラズ
マに代えて、マイクロ波プラズマを用いる方法がある。
マに代えて、マイクロ波プラズマを用いる方法がある。
マイクロ波プラズマでは、プラズマが安定に発生する真
空度が磁場の作用下では約０、 ＩＴｏｒｒ から約１
０−’Ｔｏｒｒにおよび、ラジオ周波のときより１桁な
いし５桁低圧力である。また電離度もラジオ周波で１０
−６なのに対しマイクロ波では１０−５ないし１０−２
と１桁ないし４桁大きい。従ってマイクロ波プラズマに
磁場の作用を重畳した成膜方法を用いると、成膜速度も
ガスの利用率も飛躍的に改善される。
空度が磁場の作用下では約０、 ＩＴｏｒｒ から約１
０−’Ｔｏｒｒにおよび、ラジオ周波のときより１桁な
いし５桁低圧力である。また電離度もラジオ周波で１０
−６なのに対しマイクロ波では１０−５ないし１０−２
と１桁ないし４桁大きい。従ってマイクロ波プラズマに
磁場の作用を重畳した成膜方法を用いると、成膜速度も
ガスの利用率も飛躍的に改善される。
マイクロ波プラズマを発生させる装置として、従来、第
３図に示すものが用いられてきた。この装置は直流磁界
のかかった空間内に原料ガスを流し、マイクロ波を注入
することによりガスをプラズマ化する。ガスのプラズマ
化に与かる電子の振舞は磁場の強さによっているいろ変
化し、下記のＥＣＲ条件を満たしたときにプラズマは最
も安定に発生する。
３図に示すものが用いられてきた。この装置は直流磁界
のかかった空間内に原料ガスを流し、マイクロ波を注入
することによりガスをプラズマ化する。ガスのプラズマ
化に与かる電子の振舞は磁場の強さによっているいろ変
化し、下記のＥＣＲ条件を満たしたときにプラズマは最
も安定に発生する。
ω／ Ｂ ＝ ｑ ／ ｍ （１
）ここで、ω＝２πｆ （ｆはマイクロ波の周波数）
、Ｂは磁束密度、ｑ／ｍは電子の比電荷である。
）ここで、ω＝２πｆ （ｆはマイクロ波の周波数）
、Ｂは磁束密度、ｑ／ｍは電子の比電荷である。
マイクロ波の周波数ｆは工業用に認められている２、
４５Ｇｌ（ｚが一般に用いられ、その場合０．０８７５
７が共鳴磁束密度である。
４５Ｇｌ（ｚが一般に用いられ、その場合０．０８７５
７が共鳴磁束密度である。
この装ばては、金属容器３１反応槽９を真空排気してお
き、配管４を通して原料ガスを金属容器３へ流したとこ
ろにマイクロ波を導波管１．真空窓２を介して金属容器
３へ送り込む。金属容器３の下部には中心に°大口径の
孔を持った金属板７が取り付けられており、この金属板
と金属容器３とで半開放のマイクロ波共振器を構成して
いる。この共振器の外部にはソレノイド６が配置され、
共振器内にＥＣＲ条件を満たす磁場を発生するため、Ｅ
ＣＲプラズマが発生する。
き、配管４を通して原料ガスを金属容器３へ流したとこ
ろにマイクロ波を導波管１．真空窓２を介して金属容器
３へ送り込む。金属容器３の下部には中心に°大口径の
孔を持った金属板７が取り付けられており、この金属板
と金属容器３とで半開放のマイクロ波共振器を構成して
いる。この共振器の外部にはソレノイド６が配置され、
共振器内にＥＣＲ条件を満たす磁場を発生するため、Ｅ
ＣＲプラズマが発生する。
このプラズマは磁場拡散効果により磁力線にそって磁束
密度の疎な方向へ移動するため、反応槽９に押し出され
、このプラズマにより生じた活性種が試料１１と反応し
て試料１１の表面に薄膜が形成される。ところが、この
方法では、アモルファスシリコンの成膜をつかさどる活
性種（ＳｉＨと考えられている）の活性寿命が短く、金
属容器から試料に到達するまでの長い行程中に活性が失
われるため、この方法で製膜することは不可能であると
いう欠点があった。
密度の疎な方向へ移動するため、反応槽９に押し出され
、このプラズマにより生じた活性種が試料１１と反応し
て試料１１の表面に薄膜が形成される。ところが、この
方法では、アモルファスシリコンの成膜をつかさどる活
性種（ＳｉＨと考えられている）の活性寿命が短く、金
属容器から試料に到達するまでの長い行程中に活性が失
われるため、この方法で製膜することは不可能であると
いう欠点があった。
この発明は、磁場の作用下で成膜速度やガス利用率が飛
躍的に向上するマイクロ波プラズマを用いるとともに、
従来の方法では製膜不能の原因となっていた活性寿命の
短い活性種により、しかも円筒状試料のような、静止し
た筒状体表面上の成膜が可能なマイクロ波プラズマ装置
を提供することを目的とする。
躍的に向上するマイクロ波プラズマを用いるとともに、
従来の方法では製膜不能の原因となっていた活性寿命の
短い活性種により、しかも円筒状試料のような、静止し
た筒状体表面上の成膜が可能なマイクロ波プラズマ装置
を提供することを目的とする。
この発明は、マイクロ波を発生する手段と、このマイク
ロ波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手役と結合
されてマイクロ波が導入される金属容器と、この金属容
器内でマイクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化
して活性な原子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発
生する手段とを備え、この活性な原子１分子またはイオ
ンを用いて円筒状の試料表面に膜形成をほどこすマイク
ロ波プラズマ発生装置において、前記金属容器内部に周
壁が多数の孔によって貫かれた多孔金属用、筒を固定し
、前記円筒状試料はこの多孔金属円筒の内側に該円筒と
同軸に配され、マイクロ波はこの多孔金属円筒の内側を
軸方向に導入され、ガスはこの多孔金属円筒の外側から
該円筒周壁の孔を通って流入するように装置を構成する
とともに、前記磁力線発生手段を、前記多孔金属円筒の
軸方向に分布し該円筒を半径方向に貫く磁力線を生ずる
ソレノイドを複数個前記金属容器の外周に沿って配する
ことにより構成し、円筒状試料の全表面が一様なプラズ
マ中に存在しうるようにして前記の目的を達成しようと
するものである。
ロ波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手役と結合
されてマイクロ波が導入される金属容器と、この金属容
器内でマイクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化
して活性な原子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発
生する手段とを備え、この活性な原子１分子またはイオ
ンを用いて円筒状の試料表面に膜形成をほどこすマイク
ロ波プラズマ発生装置において、前記金属容器内部に周
壁が多数の孔によって貫かれた多孔金属用、筒を固定し
、前記円筒状試料はこの多孔金属円筒の内側に該円筒と
同軸に配され、マイクロ波はこの多孔金属円筒の内側を
軸方向に導入され、ガスはこの多孔金属円筒の外側から
該円筒周壁の孔を通って流入するように装置を構成する
とともに、前記磁力線発生手段を、前記多孔金属円筒の
軸方向に分布し該円筒を半径方向に貫く磁力線を生ずる
ソレノイドを複数個前記金属容器の外周に沿って配する
ことにより構成し、円筒状試料の全表面が一様なプラズ
マ中に存在しうるようにして前記の目的を達成しようと
するものである。
第１図および第２図に本発明に基づいて構成されるマイ
クロ波プラズマ発生装置の一実施例を示す。第１図はこ
の装置の正面断面図を示し、第２図は第１図のＸ−Ｘ位
置において矢印方向にみた平面断面図を示す。金属容器
３３の内側に、多数の貫通孔が一様に分布して設けられ
た金属板を丸めて製作された円筒３４を、先端にセラミ
ックスからなる真空窓３２を備えたマイクロ波伝達手段
である導波管３１に結合され金属容器３３側へ円錐台状
に広がるマイクロ波の導入口３３ｂの底面側開口と接続
して配冒する。この多孔金属円筒３４の内側に該円筒と
同軸に円筒状の基板支持具３６を配し、この支持具３６
に円筒状の試料すなわち感光ドラム基板３５をかぶせて
支持する。また、配管３８を通って多孔金属円筒３４の
外側に導入されたガスが多孔金属円筒の孔を通って該円
筒内へ半径方向に一様に流入するよう、多孔金属円筒と
金属容器との間の空間は多孔金属円筒の下端位置におい
て金属板３７により閉鎖されている。また、金属容器３
３の外側には、回転機の固定子巻線に類似したソレノイ
ド４０が多孔金属円筒の軸線と同一方向に、かつ金属容
器３３の外周に沿って複数組配され、リング状の合成樹
脂３９により一体に成形されている。このソレノイド４
０は、ソレノイド中を流れる電流の方向が、第２図に示
すように、紙面に垂直に紙面の背後へ向かう電流と、紙
面の背後から表面へ向かう電流とが交互に隣り合うよう
に形成され、これにより、円筒状の試料３５の表面には
周方向の磁力線を生ぜず、表面を中心軸に向かって貫通
する磁束のみが生ずるように配慮されている。これは、
試料表面に周方向の磁力線を生じている部分が存在する
と、この部分ではプラズマが磁力線を横切って試料表面
に到達することができず、試料表面の成膜が不均一にな
るからである。また、多孔金属円筒３４を半径方向に貫
く磁束の密度はソレノイド４０から離れるに従い疎とな
るから、多孔金属円筒３４と試料３５との間のリング状
空間には、金属円筒から試料に向かって密度が疎となっ
て行く磁束が半径方向に生じている′ことになる。従っ
て、このリング状空間に導波管３１を介してマイクロ波
が導入されるとともに、多孔金属円筒の外側から該円筒
の孔を通って原料ガスが半径方向に流入されると、この
リング状空間内でガスはプラズマ化され、このプラズマ
が前記半径方向の磁力線に沿って円筒状試料３５の表面
に到達する。基板支持具３６の内部に加熱機構を設けて
試料を加熱しておくと、プラズマ中に生じた活性種が試
料３５に作用し、アモルファスシリコン膜が試料表面に
成長する。
クロ波プラズマ発生装置の一実施例を示す。第１図はこ
の装置の正面断面図を示し、第２図は第１図のＸ−Ｘ位
置において矢印方向にみた平面断面図を示す。金属容器
３３の内側に、多数の貫通孔が一様に分布して設けられ
た金属板を丸めて製作された円筒３４を、先端にセラミ
ックスからなる真空窓３２を備えたマイクロ波伝達手段
である導波管３１に結合され金属容器３３側へ円錐台状
に広がるマイクロ波の導入口３３ｂの底面側開口と接続
して配冒する。この多孔金属円筒３４の内側に該円筒と
同軸に円筒状の基板支持具３６を配し、この支持具３６
に円筒状の試料すなわち感光ドラム基板３５をかぶせて
支持する。また、配管３８を通って多孔金属円筒３４の
外側に導入されたガスが多孔金属円筒の孔を通って該円
筒内へ半径方向に一様に流入するよう、多孔金属円筒と
金属容器との間の空間は多孔金属円筒の下端位置におい
て金属板３７により閉鎖されている。また、金属容器３
３の外側には、回転機の固定子巻線に類似したソレノイ
ド４０が多孔金属円筒の軸線と同一方向に、かつ金属容
器３３の外周に沿って複数組配され、リング状の合成樹
脂３９により一体に成形されている。このソレノイド４
０は、ソレノイド中を流れる電流の方向が、第２図に示
すように、紙面に垂直に紙面の背後へ向かう電流と、紙
面の背後から表面へ向かう電流とが交互に隣り合うよう
に形成され、これにより、円筒状の試料３５の表面には
周方向の磁力線を生ぜず、表面を中心軸に向かって貫通
する磁束のみが生ずるように配慮されている。これは、
試料表面に周方向の磁力線を生じている部分が存在する
と、この部分ではプラズマが磁力線を横切って試料表面
に到達することができず、試料表面の成膜が不均一にな
るからである。また、多孔金属円筒３４を半径方向に貫
く磁束の密度はソレノイド４０から離れるに従い疎とな
るから、多孔金属円筒３４と試料３５との間のリング状
空間には、金属円筒から試料に向かって密度が疎となっ
て行く磁束が半径方向に生じている′ことになる。従っ
て、このリング状空間に導波管３１を介してマイクロ波
が導入されるとともに、多孔金属円筒の外側から該円筒
の孔を通って原料ガスが半径方向に流入されると、この
リング状空間内でガスはプラズマ化され、このプラズマ
が前記半径方向の磁力線に沿って円筒状試料３５の表面
に到達する。基板支持具３６の内部に加熱機構を設けて
試料を加熱しておくと、プラズマ中に生じた活性種が試
料３５に作用し、アモルファスシリコン膜が試料表面に
成長する。
なお、試料表面上のアモルファスシリコン膜の均一性は
、ソレノイド４０の周方向配列密度を高くして試料表面
上の磁束分布を均一にすることにより向上させることが
できるが、矢印へに示すように、円筒状試料３５をその
軸まわりに回転可能とする回転駆動機構を付加すれば、
ソレノイドの周方向配列密度を高くすることなく成膜の
均一性を向上させうるというメリットが得みれる。
、ソレノイド４０の周方向配列密度を高くして試料表面
上の磁束分布を均一にすることにより向上させることが
できるが、矢印へに示すように、円筒状試料３５をその
軸まわりに回転可能とする回転駆動機構を付加すれば、
ソレノイドの周方向配列密度を高くすることなく成膜の
均一性を向上させうるというメリットが得みれる。
以上に述べたように、本発明によれば、マイクロ波を発
生する手段と、このマイクロ波を伝達する手段と、この
マイクロ波伝達手段と結合されてマイクロ波が導入され
る金属容器と、この金属容器内でマイクロ波との共鳴効
果によりガスをプラズマ化して活性な原子１分子または
イオンを生ずる磁力線を発生する手段とを備え、この活
性な原子３分子またはイオンを用いて円筒状の試料表面
に膜形成をほどこすマイクロ−波プラズマ発生装置 、
において、前記多孔金属円筒の軸方向に分布し該円筒を
半径方向に貫く磁力線を生ずるソレノイドを複数個前記
金属容器の外周に沿って配することにより、マイクロ波
プラズマを磁場の作用下においたので、成膜速度やガス
利用率がラジオ周波の高周波プラズマや磁場の作用を受
けないマイクロ波プラズマに比して飛躍的に向上すると
いう特長が維持されるとともに、プラズマ中の活性種が
その生成後、短い行程で試料表面に到達することができ
るから、活性を失う前に試料に作用することができ、円
筒状試料のような、静止した筒状体表面上の成膜が高速
かつ均一に、かつガスの利用率高く可能となるという効
果が得られる。
生する手段と、このマイクロ波を伝達する手段と、この
マイクロ波伝達手段と結合されてマイクロ波が導入され
る金属容器と、この金属容器内でマイクロ波との共鳴効
果によりガスをプラズマ化して活性な原子１分子または
イオンを生ずる磁力線を発生する手段とを備え、この活
性な原子３分子またはイオンを用いて円筒状の試料表面
に膜形成をほどこすマイクロ−波プラズマ発生装置 、
において、前記多孔金属円筒の軸方向に分布し該円筒を
半径方向に貫く磁力線を生ずるソレノイドを複数個前記
金属容器の外周に沿って配することにより、マイクロ波
プラズマを磁場の作用下においたので、成膜速度やガス
利用率がラジオ周波の高周波プラズマや磁場の作用を受
けないマイクロ波プラズマに比して飛躍的に向上すると
いう特長が維持されるとともに、プラズマ中の活性種が
その生成後、短い行程で試料表面に到達することができ
るから、活性を失う前に試料に作用することができ、円
筒状試料のような、静止した筒状体表面上の成膜が高速
かつ均一に、かつガスの利用率高く可能となるという効
果が得られる。
第１図および第２図は本発明の実施例によるマイクロ波
プラズマ発生装置の構成図であって、第１図は装置の正
面断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ位置において矢印方
向にみた平面断面図である。 第３図は従来のマイクロ波プラズマ発生装置の例を示す
、装置の構成原理図である。 ■、３１ 導波管（マイクロ波伝達手段）、３゜３３
金属容器、６．４０ ソレノイド（磁力線発生手段）
、１１．３５ 試料、４１ 磁力線。 マイ７０；ＦＬ２． ｋ５ Ｇ Ｈｚ 纂 ３ 図 ″＞ 。 、
プラズマ発生装置の構成図であって、第１図は装置の正
面断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ位置において矢印方
向にみた平面断面図である。 第３図は従来のマイクロ波プラズマ発生装置の例を示す
、装置の構成原理図である。 ■、３１ 導波管（マイクロ波伝達手段）、３゜３３
金属容器、６．４０ ソレノイド（磁力線発生手段）
、１１．３５ 試料、４１ 磁力線。 マイ７０；ＦＬ２． ｋ５ Ｇ Ｈｚ 纂 ３ 図 ″＞ 。 、
Claims (1)
- １）マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波を伝
達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合されてマ
イクロ波が導入される金属容器と、この金属容器内でマ
イクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性
な原子、分子またはイオンを生ずる磁力線を発生する手
段とを備え、この活性な原子、分子またはイオンを用い
て円筒状の試料表面に膜形成をほどこすマイクロ波プラ
ズマ発生装置であって、前記金属容器内部に周壁が多数
の孔によって貫かれた多孔金属円筒を固定し、前記円筒
状試料はこの多孔金属円筒の内側に該円筒と同軸に配さ
れ、マイクロ波はこの多孔金属円筒の内側を軸方向に導
入され、ガスはこの多孔金属円筒の外側から該円筒周壁
の孔を通って流入するように構成されるとともに、前記
磁力線発生手段が、前記多孔金属円筒の軸方向に分布し
該円筒を半径方向に貫く磁力線を生ずるソレノイドが複
数個前記金属容器の外周に沿って配されてなることを特
徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8687486A JPS62243774A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8687486A JPS62243774A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62243774A true JPS62243774A (ja) | 1987-10-24 |
Family
ID=13898972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8687486A Pending JPS62243774A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62243774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320468A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 有磁場マイクロ波処理装置 |
-
1986
- 1986-04-15 JP JP8687486A patent/JPS62243774A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320468A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 有磁場マイクロ波処理装置 |
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